برنامه درسی

الکترونیک ۲ و مدار‌های منطقی

Bell, D.A, Solid State Pulse Circuits, The last edition

تغییر فرم پالس به کمک مدار‌های فعال و غیرفعال

سیستم‌های خطی در رژیم پالسی

تضعیف کننده‌ها

عکس العمل دیود‌ها و ترانزیستور‌ها در رژیم پالسی

مقایسه کننده اشمیت تریگر

مولتی ویبراتورهای دو حالتی، یک حالتی و نوسانی

مقاومت منفی و مورد استفاده آن

تقویت کننده‌های پالس 

مدار‌های تغییر دهنده خطی ولتاژ تریگر کردن

کاربرد تقویت کننده‌های عملیاتی در تکنیک پالس

آشنایی با مدارات الکترونیک غیرخطی، ساختار حافطه، نوسان‌ساز‌های مربعی و مثلثی

L. Stark, " Neurological control systems; studies in bioengineering," 1968
J. V. Basmajian and J. Carlo, "De Luce, ʻʻMuscle Aliveʼʼ, ed: Williams & wilkins 1985
V. B. Brooks, the neural basis of motor control: Oxford University Press New York 1986
J. M. Winters and S. LY, Multiple muscle systems: biomechanics and movement
organization: Springer- Verlag New York, 1990
 A. Shumway- Cook and M. H. Woollacott, Motor control: theory and Practical
applications: Williams & Wilkins Baltimore, 1995
 R. Schmidt, "Motor control and learning: A behavioural emphasis" Human Kinetics
Champaign, IL. , 1982.
 R. A. Schmidt and C. A. Wrisberg, "Motor learning and performance," 2004
R. Shadmehr, the computational neurobiology of reaching and pointing: a foundation
for motor Learning: MIT press, 2005

اهداف کلی درس و رئوس مطالب:
 

1. کلیات

• حرکت و انواع آن 

2. فیزیولوژی حرکات و مراکز حرکتی

• عضلات 
• نخاع 
• مراکز حرکتی در مغز 
• مخچه 
• قشر حرکتی 
• شبکههای پیازی 
• سنسورهای حرکتی 
• دوک عضلانی 
• تاندون عضلانی 
• گیرندههای مفصل 
• چشم 

3. فرضیه ها و استراتژی های حرکات

• Centeralism
• Prepheralism
• Motor Program
• Equilibim Hypothesis
• Impedance Control

4. حرکت های متناوب و راه رفتن

• ویژگی های راه رفتن
• Cenral Pattern Generator

5. یادگیری حرکت و مدل های ارائه شده برای حرکت

• Motor Learning
• مدل های ارائه شده
• Internal Model
• Smith Predictor
• Model Predictive Control

6.معلولیت و بیماری های حرکتی

• FES 
• Parkinson
• Huntington

J. W. Haefner, Modeling Biological Systems: Principles and Applications, Springer,2005 

N. Dokholyan, Computational Modeling of Biological Systems: from Molecules to Pathways, Springer, 2012 

 A. P. Bernard, Modeling Biological Systems from Heterogeneous Data, ProQuest,2008 

V. S. Hari Rao and p. r. Sekhara Rao, Dynamic Models and Control of Biological Systems, Springer, 2009 

 V. C. Rideout, Muthematical and Computer Modelling of Physiological Systems, Prentice Hall, 1991 

J. D. Spain, Basic Microcomputer Models in Biology, Addison- esley, 1982 

J. E. Randall, Microcomputer and Physiological Simulation, Raven Press, 1987 

 H. T. Milhorn, the Applications of Control Theory to Physiological Systems,Bioscience, 1967 

L. Ljung, System Identification: Theory for the Users, Preniice Hall Inf AND System Sciencess Series, New Jersey, 1987 

 L. Ljung and Glad, Modeling of Dynamic Systems, Englewood Cliffs, Nj: PTR Prentice Hall 1994 

 J. P. Norton, An Introduction to System Identification, Courier Dover Publications, 2009 

 L. Ljung, and T. Soderstrom, Theory and Practice of Recusive Identification, MIT Press, 1986 

 T. Soderstrom, and P. Stoiea, System Identification, Prentice Hall, 1989 

اهداف کلی درس و رئوس مطالب:
 

فصل اول – کلیات

- تعاریف اولیه و اصطلاحات
- انواع مدل ها
- روش های مدل سازی (تحلیلی و تجربی)

فصل دوم – مدل سازی تحلیلی

 مراحل مدل سازی تحلیلی
- سیستم های آنالوگ (الکتریکی، مکانیکی، شیمیایی،. . . )
- مدل های فشرده و گسترده
- مدل های غیرخطی

فصل سوم – مروری بر احتمالات و آمار

- متغیرهای تصادفی
- فرآیندهای اتفاقی
- مدل های آماری و آزمون فرض ها
 

فصل چهارم – مدل سازی تجربی (شناسایی سیستم)

- روش های کلاسیم زمانی و فرکانسی (پاسخ ضربه، پاسخ پله، پاسخ فرکانسی)
- روش آنالیز همبستگی(Correlation Analysis)
- روش تخمین طیف
- روش های پارامتری
 

فصل پنجم – روش های تخمین پارامترها(Parameter Estimation)

- روش حداقل مربعات (Least Square) 
- روش متغیرهای ابزاری (Instrumental Variable)
- روش ماکزیمم احتمال (Maximum likelihood)
- روش خطای پیش بینی(Prediction Error Method)

فصل ششم – مدل سازی در فضای حالت

فصل هفتم – انتقال مواد در بدن و مدل های آن  

- انتقال مواد توسط جریان سیال
- انتقال مواد توسط نفوذ
- مدل های بخشی(Compartmental Models)
 

فصل هشتم – نمونههایی کاربردی از مدل سازی سیستم های بیولوژیک و فیزیولوژیک

- مدل سازی سیستم گردش خون (مدل پالسی، مدل غیر پالسی)
- مدل سازی سیستم تنفسی (فیزیولوژی تنفس، مدل مکانیکی، مدل الکتریکی)
- مدل سازی سیستم انتقال حرارت بدن (مکانیزم های انتقال حرارت، مدل انتقال حرارت)
- مدل سازی سیستم کنترل حرکات بدن انسان

J. J. Slotine, "Applied Nonlinear Control", Prentice Hall Press, 1991 
 F. C. Hoppensteadt, Analysis and simulation of chaotic system: Springer, 2000 
 E. Ott, Chaos in Dynamical Systems, Cambridge University Press, 2002 
 M. F. Barnsley, Fractals Everywhere: Courier Dover Publications, 2013 
 G. Chen, Controllling Chaos and Bifurcations in Engineering Systems. Boca Raton:CRC, 2000 
 T. Kapitaniak. Chaos for Engineers: Theory, Applications, and Control, Springer,2000 
 S. Banerjee, M. Mitra and L. Rondoni, Applications of Chaos Nonlinear Dynamics in Engineering, Springer, 2011 
 G. Chen and X, Yu, Chaos control: theory and Applications, Springer, 2003 
 E. Scholl and H. G. Schuster, Handbook of Chaos Control, Wiley – VCH,2008 
 S. N. Elaydi, Discrete Chaos: with Application in Science and Engineering, Chapman and Hall/CRC, 2008 
 F. C. Hoppensteadt, Analysis and Simulation of Chaotic Systems, Springer, 2000 

اهداف کلی درس و رئوس مطالب:
 

1. سیستم های غیرخطی پویا

مقدمه ای بر سیستم های پویای غیرخطی
وضعیت تعادل و ماندگار سیستم های پویای غیرخطی
نوسانات غیرخطیʻʻBifuractionʼʼ
 

2. ریاضیات رفتارهای آشوب گونه

مقدمه ای بر آشوب
نگاشت یک بعدی، دو بعدی و آشوب گونه
ارتباط نگاشتها به معادلات دیفرانسیل
بستر جذب و انواع آن
نمای لیاپانوف و حالت گذار در آشوب
 

3. هندسه فراکتال و آشوب

مجموعه های حدی و هندسه فراکتال
فشرده سازی و تبدیلات فراکتال
فراکتال و مسئله بعد
مجموعه های ژولیاومند ولیروت

 
4. رویکرد پردازش آشوب

استفاده از آشوب در پردازش سیگنال های بیولوژیکی
آشوب و کدینگ
شبکه های عصبی آشوب گونه
اطلاعات، آنتروپی و آشوب

 
5. رویکرد مدل سازی و کنترل آشوب

استفاده از آشوب در مدل سازی سیستم های فیزیکی
آشوب و مدل سازی سیگنال ها و سیستم های زیستی
سیستم های کنترل آشوب گونه 
روش های میدان فرکانس برای کنترل آشوب 
کنترل خودسازمانده ساختار متغیر و ایمپالس آشوب
 

6. رویکرد شناختی آشوب

چیستی و طبیعت آشوب
آشوب و رفتار آدمی
آشوب و علوم تجربی، اجتماعی و اقتصادی
سیبرنتیک، کامپیوتر، فیزیک کوانتوم و آشوب
نقش آشوب در هوشمندی، آگاهی و شناخت

7. رویکرد کاربرد آشوب در مهندسی پزشکی

استفاده از آشوب در عملکرد قلب، جریان خون، کنترل فشارخون 
آشوب در رفتار عضله در سیستم های عصبی – عضلانی
پاسخ آشوب گونه یک نرون بیولوژیک
آشوب و سیستم اعصاب مرکزی

1) Baars BJ & Gage NM (2013). Fundamentals of Cognitive Neuroscience: A Beginner's
Guide. Academic Press.
2) Baars BJ & Gage NM (2010). Cognition, Brain, and Concousness: Introduction to Cognitive
Neuroscience. Second edition: Academie Press.
3) Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM, Siegelbaum SA, & Hudspeth AJ (Eds) (2012).
Principles of Neural Science. Fifth edition: McGraw-Hill.
4) Gazzaniga MS, Ivry RB, & Mangun GR (2008). Cognitive Neurosciences. Third edition:
Norton & Company.

5) Shepherd GM (1991). Foundations of Neuron Doctrine. Oxford Univ Press.
6) Sporns O (2010). Networks of the Brain. MIT Press.

رئوس مطالب

• علوم اعصاب شناختى: تعاریف، موضوعات ورویکردها

شناخت، علم اعصاب، علوم اعصاب شناختى، رویکرد نوروبیولوژیک به شناخت، متاآنالیز وهمگرایى

• روش هاى علوم اعصاب شناختى

اندازه گیرى فعالیت عصبى حین پردازش شناختى، تکنیک هاى تصویربردارى، تصویربردارى ارتباطات ساختارى، تصویریردارى ژنونیک

• دستگاه های حس و ادراک: بینابى

محرک هاى بینایى، آغاز بینایى، پردازش بینایى، پردارش قشرى بینایى، سایر مشخصات کلیدى قشر بینایى، درک بینایى، حس آمیزى، درک سنجى، مساله معکوس

• دستگاه های حس و ادراک: حس هاى مکانیکى، بویایى وشنوایى

دستگاه شنیدارى، دستگاه حس مکانیکى، مودالیته هاى حس بویایى، اندازه گیرى بلندى صدا، موسیقى‌ها واثرات، خطاهاى حس پیکرى، اندامان حرکتى فانتوم

• دستگاه های حرکتى: سازماندهى حرکات

سلسله مراتب کنترل حرکتی، راه های مرکزی کنترل حرکت، کد گذارى حرکات توسط فعالیت گروهى نورونها، طراحى حرکات، حرکات ترتیبى و نواحى حرکتى ضمیمه، هماهنگى حسى- حرکتى، آغاز حرکت توسط عقده هاى قاعده اى، عقده هاى قاعده اى، اصلاح خطا وهماهنگى حرکتى توسط
مخچه، مشارکت مخچه در رفتارشناختى، رفلکس ها، مولدهاى طرح فعالیت نورونى ورفتارهاى، کنترل حرکتى ابراز چهره اى، دستگاه هاى حرکتى و زمان بندى فواصل، دستگاه حرکتى اتونوم

• توجه

مفهوم توجه، مطالعات رفتارى ظرفیت و گزینش توجه، رویکردهاى علوم اعصاب در مطالعه توجه، توجه فضاى شنیدارى، توجه فضاى بینایى، اثرات توجه روى سیستم هاى حسى

• کنترل توجه

شواهد بالینى نواحى مغزى درگیر در توجه، کنترل ارادى توجه، کنترل توجه با منشاء بیرونى، جستجوى بینایى، کنترل توجه به عنوان یک سیستم تعامل میان نواحى مغزى، تعاملات بین مولفه‌هاى سیتسم توجه، توجه، سطوح بیدارى وهوشیارى

• آشنایى با اصول علوم اعصاب شناختى
• آشنایى با سازوکار فرایندهاى شناختى، الگوها ونظریه‌هاى موجود و ارتباطات آنها
• آشنایى مقدماتى سازمان ساختارى وکارکردى مغز
• آشنایى مقدماتى سازوکار هاى مغز در کنش‌هاى عالى شناختى

علوم اعصاب شناختی ۱

1) Baars BJ & Gage NM (2013). Fundamentals of Cognitive Neuroscience: A Beginner's

Guide. Academic Press.

2) Baars BJ & Gage NM (2010). Cognition, Brain, and Concousness: Introduction to Cognitive

Neuroscience. Second edition: Academic Press.

3) Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM, Siegelbaum SA, & Hudspeth AJ (Eds) (2012).

Principles of Neural Science. Fifth edition: McGraw-Hill.

4) Gazzaniga MS, Ivry RB, & Mangun GR (2008). Cognitive Neurosciences. Third edition:

Norton & Company.

5) Shepherd GM (1991). Foundations of Neuron Doctrine, OxfordUniv. Press.

6) Sporns O (2010). Networks of the Brain. MIT Press.

• حافظه: انواع و مکانیسم ها

مراحل حافظه، فرایندها، دستگاه ها و تکالیف، تجزیه دستگاه حافظه، حافظه غیر اظهارى، یاد‌گیرى، شرطى شدن، مکانیسم هاى سلولى حافظه

• حافظه اظهارى

مفاهیم بایه و مفروضات، نواحى قشرى حافظه معناى و اپیزودیک، قشر پیش پیشانى و مراحل حافظه، نقش قشر آهیانه خلفى در کد گذارى و مراحل بازخوانى، تحکیم حافظه

• هیجان

هیجان چیست، طبقه بندى روان شناختى هیجان، رویکردهاى معاصر به نوروبیولوزى هیجان، تنظیم هیجان

• شناخت اجتماعى

خود، درک علایم اجتماعى در چهره و بدن، فهم اعمال و هیجانات دیگران، رقابت اجتماعى

• زبان

گویش، اکتساب گویش و زبان، نظریه هاى زبان، پایه هاى زبان، مطالعات غیرتهاجمى سازمان زبان، عوامل تعیین کننده ژنتیکى اعمال زبان، آیا زبان آدمی منحصر به فرد است؟، منشاء زبان آدمى

• تصمیم گیرى

تصمیم گیرى: از انتخاب منطقى تا اقتصاد رفتار، عدم قطعیت، خطر، ابهام وتاخیر، قشر اجتماعى، جامعیت، ادغام و مقایسه اطلاعات تا تصمیم سازى، سلسله مراتب تصمیم گیرى

• زایش و تکوین مغز و شناخت

تفکرات اولیه درباره زایش و تکوین مغز وشناخت، تکوین مغز ابتدایى، پیوند مغز و تکامل شناخت، زایش وتکامل مغز، تخصصى شدن تکامل مغز ورفتار، داروین و مغز

• مسئله هوشیارى

• آشنایى اصول علوم اعصاب شناختى
• آشنایى با سازوکار فرایندهاى شناختى، الگوها ونظریه‌هاى موجود و ارتباطات آنها
• آشنایى مقدماتى سازمان ساختارى وکارکردى مغز
• آشنایى مقدماتى سازوکار هاى مغز در کنش هاى عالى شناختى

J. W. Haefner, Modeling Biological Systems: Principles and Applications, Springer,2005 

N. Dokholyan, Computational Modeling of Biological Systems: from Molecules to Pathways, Springer, 2012 

 A. P. Bernard, Modeling Biological Systems from Heterogeneous Data, ProQuest,2008 

V. S. Hari Rao and p. r. Sekhara Rao, Dynamic Models and Control of Biological Systems, Springer, 2009 

 V. C. Rideout, Muthematical and Computer Modelling of Physiological Systems, Prentice Hall, 1991 

J. D. Spain, Basic Microcomputer Models in Biology, Addison- esley, 1982 

J. E. Randall, Microcomputer and Physiological Simulation, Raven Press, 1987 

 H. T. Milhorn, the Applications of Control Theory to Physiological Systems,Bioscience, 1967 

L. Ljung, System Identification: Theory for the Users, Preniice Hall Inf AND System Sciencess Series, New Jersey, 1987 

 L. Ljung and Glad, Modeling of Dynamic Systems, Englewood Cliffs, Nj: PTR Prentice Hall 1994 

 J. P. Norton, An Introduction to System Identification, Courier Dover Publications, 2009 

 L. Ljung, and T. Soderstrom, Theory and Practice of Recusive Identification, MIT Press, 1986 

 T. Soderstrom, and P. Stoiea, System Identification, Prentice Hall, 1989 

اهداف کلی درس و رئوس مطالب:
 

فصل اول – کلیات

- تعاریف اولیه و اصطلاحات
- انواع مدل ها
- روش های مدل سازی (تحلیلی و تجربی)

فصل دوم – مدل سازی تحلیلی

 مراحل مدل سازی تحلیلی
- سیستم های آنالوگ (الکتریکی، مکانیکی، شیمیایی،. . . )
- مدل های فشرده و گسترده
- مدل های غیرخطی

فصل سوم – مروری بر احتمالات و آمار

- متغیرهای تصادفی
- فرآیندهای اتفاقی
- مدل های آماری و آزمون فرض ها
 

فصل چهارم – مدل سازی تجربی (شناسایی سیستم)

- روش های کلاسیم زمانی و فرکانسی (پاسخ ضربه، پاسخ پله، پاسخ فرکانسی)
- روش آنالیز همبستگی(Correlation Analysis)
- روش تخمین طیف
- روش های پارامتری
 

فصل پنجم – روش های تخمین پارامترها(Parameter Estimation)

- روش حداقل مربعات (Least Square) 
- روش متغیرهای ابزاری (Instrumental Variable)
- روش ماکزیمم احتمال (Maximum likelihood)
- روش خطای پیش بینی(Prediction Error Method)

فصل ششم – مدل سازی در فضای حالت

فصل هفتم – انتقال مواد در بدن و مدل های آن  

- انتقال مواد توسط جریان سیال
- انتقال مواد توسط نفوذ
- مدل های بخشی(Compartmental Models)
 

فصل هشتم – نمونههایی کاربردی از مدل سازی سیستم های بیولوژیک و فیزیولوژیک

- مدل سازی سیستم گردش خون (مدل پالسی، مدل غیر پالسی)
- مدل سازی سیستم تنفسی (فیزیولوژی تنفس، مدل مکانیکی، مدل الکتریکی)
- مدل سازی سیستم انتقال حرارت بدن (مکانیزم های انتقال حرارت، مدل انتقال حرارت)
- مدل سازی سیستم کنترل حرکات بدن انسان